3.1.1 Розрахунок характеристик робочого тіла

Теоретично необхідна кількість повітря необхідна для повного згорання палива розраховується на основі відомостей про масовий склад палива, кг/кг та кмоль/кг:

, (3.1)

де g_c, g_н,g_о = С, Н, О – склад суміші

, (3.2)

кг/кг

кмоль/кг

Кількість свіжої суміші для дизелів, кмоль/кг:

, (3.3)

де α = 1,65 коефіцієнт надлишку повітря;

кмоль/кг

Кількість продуктів згоряння визначається наступним чином, кмоль/кг:

, (3.4)

, (3.5)

кмоль/кг

, (3.6)

кмоль/кг

, (3.7)

кмоль/кг

Сумарна кількість продуктів згоряння, кмоль:

, (3.8)

кмоль

Молярні частки компонентів згоряння визначаються наступним чином:

, (3.9)

, (3.10)

, (3.11)

, (3.12)

Теоретичний коефіцієнт молярної зміни:

, (3.13)

3.1.2 Розрахунок процесу газообміну

Щільність заряду на впуску визначається, кг/м³:

, (3.14)

де R = 287 Дж/(кг•К) – газова постійна повітря.

кг/м³

Тиск робочого тіла в кінці такту впуску, МПа:

, (3.15)

де Δр_а = 0,004 втрата тиску за рахунок опору впускної системи.

, (3.16)

де (β²+ξ_вп) = 2,8 – сумарний чинник опору впускного тракту;

= 50 середня швидкість руху заряду в прохідному перерізі клапану.

МПа

МПа

Визначення коефіцієнту залишкових газів:

, (3.17)

де ΔТ = 5 підігрів заряду від стінок циліндра;

Т_r = 700 температура залишкових газів;

p_r = 0,11 тиск залишкових газів;

Температура робочої суміші в кінці такту впуску, К:

, (3.18)

К

Коефіцієнт наповнення

, (3.19)

де φ₁ = 1,03 коефіцієнт до зарядки;

3.1.3 Розрахунок процесу стиснення

Тиск в кінці такту стиснення, МПа:

, (3.20)

де n₁ = 1,36 – показник політропи стиснення повітря для дизельних двигунів.

МПа

Температура в кінці такту стискання, К:

, (3.21)

К

3.1.4 Параметри процесу згоряння

Визначення теплоти згоряння робочої суміші, МДж/кмоль:

, (3.22)

МДж/кмоль

Визначення максимальної температури циклу, МДж/кмоль:

, (3.23)

де U_c – внутрішня енергія одного кіломоля повітря при температурі Т_с;

U_c´´ – внутрішня енергія одного кіломоля продуктів згоряння при температурі Т_с;.

U_z´´ – внутрішня енергія одного кіломоля продуктів згоряння при температурі Т_z.

Внутрішня енергія повітря при температурі, МДж/кмоль:

, (3.24)

де а,b – коефіцієнт лінійного рівняння для різних газів повітря у інтервалі температур 0…1500ºС, /2/ с. 160

t_c – температура робочого тіла в кінці стиснення, ºС.

, (3.25)

t_с=860-273=587 ºС

МДж/кмоль

Для визначення внутрішньої енергії продуктів згоряння при температурі t_c знайдемо коефіцієнти А та В:

, (3.26)

, (3.27)

Внутрішня енергія продуктів згоряння, МДж/кмоль:

, (3.28)

, МДж/кмоль

Позначаємо ліву частину рівняння 3.23 як F₁ та знайдемо її:

, (3.29)

де ξ_z = 0,75 коефіцієнт використання теплоти в точці z;

λ = 1,6 ступінь підвищення тиску при згорянні.

Вираз для визначення внутрішньої енергії продуктів згоряння при температурі t_c має вигляд:

, (3.30)

З урахуванням визначеного позначення рівняння 3.30 буде мати вигляд:

, (3.31)

або

Позначив А₁= (А + 8,314)та D = [(F₁/) – 8,314 • 273], приведемо рівняння (3.31) до вигляду:

, (3.32)

При визначенні температури t_z значення коефіцієнтів А та В знаходять з виразу 3.26 та 3.27 з використанням значень коефіцієнтів a та b у інтервалі температур 1500…2800ºС.

, (3.33)

, (3.34)

_{Тепер знайдемо}

_, (3.35)

_, (3.36)

Звідси значення температури t_z:

, (3.37)

або у Кельвінах

(3.38)

Визначаємо ступінь попереднього розширення:

, (3.39)

Визначаємо ступінь наступного розширення

, (3.40)

Максимальний тиску, МПа:

, (3.41)

МПа

3.1.5 Параметри процесу розширення

Тиск робочого тіла в кінці циклу розширення, МПа:

, (3.42)

де n₂ – показник політропи розширення для дизельних двигунів./1/ табл. 4.4.

МПа

Температура робочого тіла в кінці циклу розширення, К:

, (3.43)

де Т_z – тиск в кінці згоряння.